钢筋混凝土框架夹心节点设计方法.pdf

第 3 2卷 第 3期 2 O 1 O年 0 6月 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 J o u r n a l o f C i v i l Ar c h i t e c t u r a l& En v i r o n me n t a l En g i n e e r i n g V0 L 3 2 No 3 J u n 2 0 1 0 钢筋混凝土框架夹心节点设计方法 杨 治洪 ， 李英 民 ， 刘建伟 ， 韩 ( 1 重庆 大学 土木 工程 学院 ， 重庆 4 0 0 0 4 5；2 重庆 市南岸 星 区建委 ， 重庆 4 0 0 0 6 0 ) 摘 要 ： 为给 出钢筋混凝土框架夹心节点的设计方法 ， 依据试件破坏特征等试验结果提 出了验算 内 容与设计准则， 通过对夹心节点抗震性 能影响 因素的分析及其与传统节点的对比提 出了设计参数 限值 ， 基 于试 验试 件 的承载 力 并结 合 非 线性 有 限 元模 拟 的结 果提 出 了核 心 区承栽 力 验 算公 式 。结 果表 明 ： 为达 到所 需 的位移 延性 并 满足 承 载 力要 求 ， 需设 置 剪 压 比 、 轴 压 比 、 柱 梁混 凝 土 强 度 比 、 最 小配箍量等参数限值约束夹心节点适用范 围； 通过核心 区受压验算 、 受剪验算保 障节点的承载力 必要 时可采取 适 当的加 强措 施 ； 此 外需要 采取 合理 的构 造措 施避 免 梁 筋过度 的粘 结退 化 。 关键词 ： 夹心节点 ； 拟静 力试验 ； 有限元； 设计方法 中 图分类 号 ： TU3 7 5 4 文 献标 志码 ： A 文章 编 号 ： 1 6 7 4 4 7 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 3 5 0 6 De s i g n M e t h o d o f Re i n f o r c e d Co n c r e t e S a n d wi c h Be a m c o l u mn J o i n t s Y ANG Zh i Ho n g ， LI Yi n g Mi n ， LI U J i a n - W ei ， HAN J u n ( 1 Co l l e g e o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y ，C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 5，PR Ch i n a 2 Na n a n Con s t r u c t i on Commi t t e e，Cho ngq i ng，4 000 6 0， P RChi na ) Ab s t r a c t ：Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e s a n d wi c h b e a m c o l u mn i o i n t s we r e s t u d i e d i n t e n s i v e l y a n d f i n i t e e l e me n t me t h o d s i mu l a t i o n o f s u c h j o i n t s we r e p e r f o r me d f o r t h e s a k e o f d e s i g n m e t ho d Ba s i c de s i g n c r i t e r i o n a n d c o m p ut a t i o n c on t e n t s we r e p r o v i de d a c c or d i ng t o f a i l u r e mo de o f s p e c i m e ns a n d o t he r e x pe r i m e nt a l r e s ul t s And t he l i m i t s o f pa r a me t e r s we r e p r op os e d b a s e d on t he a n a l y s i s o f s e i s mi c b e h a v i o r i n f l u e n c e f a c t o r s a n d c o mp a r i s o n o f t r a d i t i o n a l j o i n t s a n d s a n d wi c h j o i n t s H e nc e，f o r m u l a s of l o a d r e s i s t a n t c a pa c i t y w e r e a c q ui r e d by t h e r e s ul t s of l o a d r e s i s t a n t c a p a c i t y of s p e c i m e ns a n d no nl i n e a r f i ni t e e l e me nt me t h od s i m u l a t i on I t i s f o un d t ha t t h r e e m e a s u r e s s h ou l d be t a k e n f o r s a n d wi c h j o i n t s i n o r d e r t o r e a c h d e ma n d e d d u c t i l i t y a n d l o a d r e s i s t a n t c a p a b i l i t y Fi r s t l y，s e v e r a l pa r a m e t e r s s h ou l d b e l i mi t e d， i n c l ud i n g s h e a r c o m p r e s s i o n r a t i o，a xi a l l o a d r a t i o，r a t i o o f b e a m c o nc r e t e s t r e n g t h t o c o l u mn c o n c r e t e s t r e n g t h，a n d mi n i ma l a mo u n t o f t r a n s v e r s e r e i n f o r c e me n t o f j o i n t S e c o n d l y ， s h e a r l o a d r e s i s t a nt c a p a c i t y a nd a xi a l c o mpr e s s i v e l oa d r e s i s t a nt c a p a c i t y s ho ul d be c o m p ut e d t o e ns ur e l o a d r e s i s t a n t c a p a b i l i t y o f j o i n t ，a n d e s s e n t i a l s t r e n g t h e n me a s u r e s c o u l d b e a p p l i e d i f n e c e s s a r y Th i r d l y， a p pr o pr i a t e c o ns t r u c t i on d e t a i l s s h ou l d be t a ke n t o a v o i d r e d uc i ng o f be a m ba r a nc ho r a ge c a pa c i t y Ke y wo r d s ：S a n d wi c h J o i n t s ，Qu a s i s t a t i c t e s t ，Fi n i t e El e me n t Me t h o d，De s i g n M e t h o d 对 于高层 建筑 中普 遍存 在 的柱 混凝 土 强度 高 于 梁 的情况 ， 将 节 点核 心 区与 梁 一 起 浇 注 形 成 的 框 架 节点 称之 为夹 心 节 点 。与传 统 节 点 ( 核 心 区 混 凝 土 强度与柱相 同的节点) 相 比， 此类节点具 有施工方 便 、 快捷的优势 ， 近年来受到广泛关 注并成为一项迫 切 的工 程需 求 。 收稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 2 2 基金项 目： 教育部新世 纪优秀人才支持计划 ( N C E T 一 0 6 0 7 6 5 ) 作者简介 ： 杨治洪 ( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 高级工程师 ， 博士生 ， 主要 从事结构工程 、 工 程抗 震研究 ， ( E mi l e ) y z h w o r k 1 6 3 c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第3 2 卷 国外 自 2 0 世纪 6 0年代开始对夹心节点展开研 究 1 ， 致力 于研 究核 心 区混凝 土强度 降低 对构 件受 压 承载 能力 的影 响 ， 提 出 的核 心 区混凝 土抗 压折 算强度计算方法被美国 AC I 、 加拿大 C S A等规范采 纳口 。由于国外 的试验没有对试件的抗震性能及 节点核心区受剪承载能力进行研究， 且研究对象绝 大多数为板柱节点 。2 o世纪 9 O年代开始 ， 同济大 学 、 北京建筑设计研究 院等单位完成 了包括空间端 节 点 、 空 间角节 点 、 平 面 十字 形 节 点 在 内 的 2 1个 夹 心节点试件 的拟静力试验 g 。 ， 一定程度上验证 了 采用框架夹心节点的可行性 。但上述试件剪压 比普 遍偏小 ， 且未明确夹心节点与传统节点抗震性 能的 差别 。为此， 重庆大学完成了 1 8 个近足尺 中高剪压 比夹 心 节 点 的拟 静 力 试 验 引， 包 括 9个 平 面 中节 点 、 2 个 平 面端节 点 、 3个 空 间 节点 及 4个 采 取增 设 斜筋、 加插 短筋、 设直交梁等加强措 施的平面 中节 点 ； 并选取其 中 6个 平面节点 、 3个空 间节点与配 筋 、 尺寸相近 的传 统节 点进行 了抗震性 能对 比分 析E 1 4 - 1 5 。研究 显 示 ， 虽 然 夹 心节 点 的受 力 、 变 形 、 梁 筋粘结锚 固等性能相对传统节点更为不利， 但多数 节点的抗震性能可满足结构抗震设计的要求 ， 或采 取加强措施后可满足 。 上述研究揭示了夹心节点的抗震性能及其与传 统节点的差别 ， 验证了夹心节点的可行性 ， 但并未提 出系统的夹心节点设计方法 。因研究所限， 高层建 筑混凝土结构技术规程 ( J G J 3 2 0 0 2 ) 要求对于梁 柱 混凝 土强度 级差大 于 5 MP a的节 点 ， 按 梁混 凝 土 浇注时应作专门处理 ， 但未明确处理方法 。为此， 以 试 验结果 为依 据 ， 结合 非线 性有 限元模 拟 ， 提 出 了夹 心节点设计的参数限值、 验算内容和验算公式 。 1 夹心节点验算 内容及设计准则 拟 静力试 验过程 中剪切 破坏 是夹 心节 点 核心 区 最主要的破坏模式 ， 中高剪压 比试件配箍不足可能 加速核心区剪切破坏 ， 使试件达不到所需延性 ， 可见 受剪承 载力是 影 响 夹 心节 点 抗震 性 能 的重 要 方 面 。 为保障夹心节点核心区受剪承载力 ， 夹 心节点设计 时应通过仔细的抗剪验算确定核心区箍筋数量。 拟 静力试 验过程 虽 未出现核 心 区受压 破 坏 的情 况， 但试验发现夹心节点核心区受压承载力弱于传 统节点 ， 试验过程中个别试件柱端偏压破坏可能也 与核心区混凝土强度降低有关 ， 此外 ， 轴压试验也表 明夹心节点试件可能出现核心区轴压破坏 ， 为此需 对夹心节点核心 区进行受压承载力验算 ， 并采取保 障柱 端承 载能力 的措施 。由于试验 过程 中并 未 出现 核心区偏压破坏的情况 ， 偏压破坏的破裂 面或验算 截面并不明确 ， 设计过程中主要进行轴压验算 。 试验显示多数夹心节点达到 3 5以上的位移延 性 ， 基本 达到 了框架 节点设 计要求 的延性 控 制准 则_ 1 ， 即在梁端或柱 端受拉 钢筋先行屈 服 的前提 下 ， 节点 核心 区能达 到所需 要 的延性 而不 发 生破 坏 。 但试验研究显示夹心节点适用 范围与传统节 点不 同， 且受压、 受剪承载力低于传统节点 ， 抗震设计时 仅 进行 简单替 换不 足 以保 障结 构 的安全 性 。为满 足 结构抗震要求 ， 夹心节点设计时设置最高剪压 比限 值等参数约束节点适用范围； 通过核心区受压验算、 受剪验算保障其承载力 ， 必要时可采取核心区加强 措 施 ； 采 取合 理 的构 造 措施 避 免 梁 筋 过 度 的粘 结 退 化 。 2 夹心节点设计参数限值 2 1 剪压 比 限值 剪压比是影响试件破坏模式最主要 因素 ， 低剪 压 比试件因梁端破坏导致失效的情况较多 ， 其抗震 性能与传统节点差别不大； 高剪压 比试件失效通常 因核心区剪切破坏造成 ， 此种破坏模式的试件其抗 震性能通常弱于传统节点。随着剪压 比的增加 ， 夹 心节点试件核心区相对受剪承载力( 最大作用剪力 与计算承载力之 比) 降低 ， 梁筋粘结锚固性能退化 ， 位移延性减小 。如图 1 所示 ， 4个夹心节点柱梁混 凝土强度比均为 1 5 ， 剪压 比越 高试 件位移延性越 低 ， 剪压比最高的节点( 0 3 5左右) 虽然配箍率明显 高于其他试件， 但其位移延性最低 。可见 ， 虽然通过 增加 节点箍 筋一定 程度 上可 以弥补 夹心 节 点核 心 区 受剪承载力的不足 ， 但剪压 比过高 的情况下核心 区 受剪承载力明显 降低 ， 此时增加核心 区配箍率作用 十分有限。为保障核心区的抗剪性能 ， 夹心节点设 计时建议剪压比控制在 0 3以下 ， 剪压 比依据核 心 区混凝土折算强度计算 。 2 2 轴压 比 限值 轴压 比提高有利于改善梁筋粘结性能， 但对 其 他方面的性能如耗能性能、 变形性能等有一定不利 影响， 由于夹心节点试件多为中高剪压 比试件 ， 试验 过程 中轴压 比变化对其破坏模式及抗震性能的影响 并非 十分 明显 。核心 区剪切 破坏 往往 先 于轴压 破 坏 出现 ， 在试验轴压比最高接近 0 8的情况下， 仍未出 现核心区受压破坏的情况 ， 夹心节点受压承载力弱 于传统节点的现象虽然没有凸显 ， 但 这种现象事实 上 是存在 的 。研 究显 示 柱 梁混 凝 土强 度 比低 于 1 5 时 ， 夹 心 节 点 核 心 区 受 压 承 载 力 通 常 不 低 于 柱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 期 杨 治 洪 ， 等 ： 钢 筋混凝 土框 架 夹心 节点设 计 方法 端 ， 拟静 力 试 验 时 2个 试件 受 压破 坏 部位 出现 在 柱端 就可 能与 此有 关 。 0 0 ： o 0 规范9 度 置以外抗 ， | = 0 4 ) 3 2 H ： 4 9 u a = 3 9 , ， 置机剪公 式 其f 烈度 至抗 公式 ) L 3 2 二 l 0 9 ， u O ， ， ， ， 9 庙 区抗 公式 鉴于抗压能力 的削弱及 其可能存 在 的不利影 响， 夹心节点试件设置轴压 比限值是必要的， 框架结 构采用夹心节点时 ， 其轴压 比限值可与传统节点相 同， 但轴压比验算时应采用核心区混凝土折算强度 ， 此 时柱 梁混凝 土 强度 比较 高 的夹 心 节 点试 件轴 压 比 控制要求严于传统节点 。 2 3柱 梁混 凝土 强度 比限值 核心区按梁混凝 土浇注导致节点 刚度 降低 ， 变 形增大， 造成节点核心区及梁外端 的承载力下降 ， 并 引发梁筋粘结锚 固性能下降等问题。如 图 2所示 ， 对于 柱混 凝土 强 度 相 近 的框 架 节 点 试 件 ， 核 心 区 混 凝土 强度 越低 ， 试件 梁端 承 载力也 越低 。 国 内完成 的夹 心节点 试 件柱梁 混 凝 土强 度 比大 都不高于 2 0 ， 已涵盖柱 、 梁混 凝土级 配 的常规 范 围。核心区混凝土强度降低更多时梁端承载力下降 严重且 试件 位 移 延性 较 差 ， 限 于 目前 柱 梁 混 凝 土强 度 比低 于 2 0的 试件 研 究 不 多 ， 建 议 夹 心 节 点 设 计 时柱梁 混凝 土强 度 比不高 于 2 0 。 2 4核心 区配 箍量 限值 核心区配箍量对核心区受剪承载力、 位移延性 等 有一 定影 响 ， 框 架 节 点设 计 通 过 足 够 的核 心 区配 箍 达到 所需 的位 移 延 性 。由 图 3可 知 ， 即便 在 核 心 区配箍率较低 的情况下 ， 低剪压 比夹心节点试件仍 具有 相 对较 高 的受 剪 承 载 力 ， 试 件 破 坏 部 位 通 常 出 现在梁端 ， 试验过程 中仅有个别配箍率明显较低的 试件 出 现核 心 区剪 切 破 坏 。 可 见 ， 低 剪 压 比夹 心 节 点试件核心区受剪承载力相对较 高， 设计 过程 中满 足现行规范最低配箍特征值和最小体积配箍率限值 即可。由于夹心节点与传统节点具有相同的最低配 箍量 限值 ， 低剪 压 比框架 节点 按梁 混 凝 土浇 注 时 ， 不 会增 加核 心 区箍筋用 量 。 l50 r， l l0 7 5 4 0 0一I O 08 06 0 40 2 0 2 0 4 0 60 8 0 l 、 4 - 7 5 、 一 I 1 0 J l O 0 8 0 一 6 0 一 4 0 2 0 一 。 一 。一 。 0 3 0 5 0 7 0 1 = ： = = = ： = 二 夕 ( a ) 平面中节点 ( b ) 空间端节点 17 5 l 4 g l O5 7 3 5 1 0一l 00 8 06 04 0 20 2 0 40 60 80】 一 、 一 7 0 ( c)采取加强措施 的平面 中节点 图 2柱梁砼强度 比不 同时试件 的骨架曲线 一 三缎 - 规范9 度区以外 最小 抗剪公式 一 抗 ， 一 o j ： l o o - ”=1 o 完好 开裂 破坏 占 图 3低 剪 压 比夹 心 节 点 的破 坏 特 征 2 5梁 筋粘 结锚 固长度 限值 梁筋粘结锚固退 化过快 可能导致试件耗 能能力 降 低， 位移延性下降等。试验过程 中同等受力状态下夹 心节点梁筋滑移量明显大于传统节点， 柱梁混凝土强 度比为 1 5 时， 大约相差 3 O ， 如图 4所示。建议梁筋 贯穿节点段长度与梁筋直径 的最小比值低 于传统节 点 ， 控制在 1 3 0以内 ， 剪压 比越高 ， 越应从严控制 。 l 0 9 8 7 E 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 图 4 节点贯 穿段梁筋 滑移 量平均值 3 夹心节点核 心区承载 力验算公式 试验 研究 明 确 了夹 心 节点 核 心 区受 压 验 算 、 受 0 O 0 0 0 O 手 | 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 2 卷 剪验算的必要性， 但 由于试验数 据多为定性分析结 果 ， 难 以 得 到具 体 承 载 力 验 算 公 式 。该 文 采 用 ANS YS软件建立了 2 类节点的有限元模型， 对其受 压承载力 、 受剪承载力进行模拟 ， 定量分析 了夹心节 点核心区承载力影响因素 ， 结合试验研究结果提出 了承载力 验算公 式 。 建立 分离式模 型( S O L I D 6 5 +l i n k 8 ) 模拟 钢筋 混 凝土节点 ， 认 为钢筋和混凝土粘结 良好 ， 不考虑滑 移 。考虑到收敛精度及计算量等 因素把梁 、 柱外端 局部设置成弹性单元 。混凝土本构关系采用规范提 供的单轴抗压强度 曲线 ， 并采用 多线性随动强化模 型 ( MKI N) 以反 映混 凝 土 的软化 。失 效 面模 型 采用 Wi U i a m-Wa r n k e 五参 数 强 度 模 型 ， 模 型 划 分 网格 时尽量采用六面体单元。所有模型梁柱分为 2种级 配 ， 1种为梁 2 O 9 MP a 柱 3 1 7 MP a ； 另 1种 为梁 2 0 9 MP a 柱 4 5 MP a 。受压模拟时 ， 施加柱顶轴向 压 力直至 计算 发散 ； 受 剪 模 拟 时 ， 固定 柱顶 轴 力 ， 施 加 水平力 直至计 算发 散 。 3 1 核心区受压验算公式 研究表明， 梁板及核心区箍筋 约束效应的存在 提高了夹心节点核心 区受压承载力 ， 核心区混凝土 受 压强度 还与 节点 配箍量有 关 。 核心区配箍量对夹心节点承载力的影响低于传 统节 点 ， 如 图 5 所 示 ， 夹心节 点配箍 较 多时 核心 区受 压承载力提高不明显 ， 因此可不考虑核心区配箍对 夹心节点受压强度的影响。而梁板约束效应对夹心 节点核心区受压承载力影响大于传统节点 ， 柱梁混 凝土强度 比为 1 5时， 夹心节点由平面节点变为空 间节点承载力提高了 2 8 5 ， 相应传统节点仅提高 了 9 5 ， 夹 心 节 点 设 计 时应 考 虑 不 同类 型 试件 梁 板约束效应的差别 ， 采用不同的核心 区混凝土折算 强度。依据现有研究 ， 建议角节 点核心 区混凝土抗 压强度不予提高， 中节点最多提高 1 4倍左右 ， 端节 点提高程度略高于两者平均值。 0 00 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 20 0 25 030 p j 图 5 框架节点受压承载力模拟部分结果 柱 梁混凝 土强 度 比超 过 1 5时 ， 柱 混凝 土强 度 增加不再能够明显提高核心 区受压承载力 。如 图 5 所示 ， 柱混凝 土强度 由 3 1 7 MP a提高到 4 5 MP a 时， 试件极 限受压承载力仅提高 3 左右。对于柱 梁混凝 土强 度 比较 大 的夹 心 节 点 ， 核 心 区 受 压 承载 力不应过多提高 ， 夹心节点核 心区混凝土抗压折算 强度最高不超过柱混凝土抗压强度。 基 于上述 研究 并 参 照 相 关 规 范 ， 核 心 区混 凝 土 折算抗压强度 ， 取值建议为 ： 中节点 ： 一 ma x ( 1 4 f ， 1 0 5 ， c + 0 2 5 ， c ) ( 1 ) 端节点 ： f 一 ma x ( 1 2 5 f 一 1 0 2 f + 0 2 0 f ) f o ( 2 ) 角节点 ： f o 一 f ( 3 ) 式 中 厂 为梁混凝土抗压强度 ， 为柱混凝土抗压 强度 ， 满 足 -厂 。 2 f 。 夹心节点受压验算 时， 承载力构成要素与传统 节点类似 ， 仅核心区混凝土抗压强度不同， 轴心受压 验算公式为 ： 0 9 ( A + f A s ) ( 4 ) 式 中 指构件稳定系数 ， A指核心区截面积 ， 厂 s 指纵筋 受压 承载力 。 3 2 核 心 区受剪 验算公 式 夹心节点核心区受剪承载力与柱梁混凝土强度 比、 轴压比、 核心区配箍量等有关。随着轴压 比的增 加， 夹心节点、 传统节点核心区受剪承载力均有明显 提高 ， 且提高的程度十分接近， 如表 1 所示 ， 可见轴 压 比变 化对 2类 节 点 受 剪 承 载力 的 影 响相 近 ， 2类 节点验算时轴压比项可取相同数值 。由图 6可知， 图 6夹心节点试件的配箍水 平与位移延性 夹心节点若取用与传统节点相近的核心区配箍水平， 不仅受剪承载力低于传统节点， 部分节点位移延性较 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 期 杨 治 洪 ， 等 ： 钢 筋混凝 土框 架 夹心 节点设 计 方法 差。即便将梁混凝土强度 代人规范公 式进行抗 剪验算 以增 大核心 区箍筋 ， 夹心节 点 核心 区受 剪承 载力 也仅 达到传统节点的 8 0 左右， 如表 1所示。为保障夹心 节点 的位移延 性 ， 依据 2类 节点 受剪 承载 力 的实际 差 别， 夹心节点抗剪验算时， 混凝土承载力项可采用梁混 凝土强度， 并将箍筋承载力折减 7 5 。 表 1 框 架节 点受剪承载力模拟结果 注 ： 轴压 比、 配箍特征值均按柱混凝土强度计算 。 基 于上 述研 究 ， 夹心 节点 受剪 验 算公 式 中 ， 核心 区受剪 承载 力仍 由混 凝土 承载 力 、 箍 筋承 载力 、 轴压 比作用 3项构成 ， 但其数值与传统节点有所差别 。9 度 区 以外节 点抗 剪验 算公 式可 表示 为 ： 1 ， ( 1 1 r h ft b b j h j + 0 0 5 r h N + ， C ， 0 7 5 A ) ( 5) S 式 中 刀 ， 指正交梁对节点 的约束影 响系数， 厂 指梁 混凝土抗拉强度设计值 ， 其他参数取值与传统节点 相 同 。 由于低 剪压 比节 点 配箍 由最 小 配箍 量 而非 上 式计算值控制 ， 低剪压 比夹心节点核心 区配箍量没 有增 加 。 ( 注 ： 文 中 指柱混凝 土抗压强度 ， 指梁混凝土抗压 强度 ， 指 核心 区折算 混凝 土抗 压强度 ； b 、 h 指 核心 区宽 度 、 高度 ； f 指节 点箍筋强度 ； A 指核心 区有效验算 宽度范 围内 同 一 截 面 验 算 方 向 箍 筋 各 肢 的 全 部 截 面 面 积 。 _厂 c b j h 、 f 。 。 b j h 分别 表示 按梁 、 柱混凝土强度 计算 的 剪压 比； ID 。 ， 、 f0 f 分别 表示按 梁、 柱混 凝土 强度 计算的核心区配箍特征值 ， 其中 P 一 A b j h ， 。 ) 4核心 区加强措施设计及验算方法 增 加核 心 区受力 钢 筋或 提高 核心 区约束 效 应 可 以改 善夹 心节 点 的抗 震 性 能 ， 试 验 研 究过 程 中 采取 的核 心 区加强 措 施 主要 包 括 增 设 交 叉 斜 筋 、 加 插 竖 向短筋、 增设直交梁( 近似考察梁端加腋等提高核心 区约束 效应 的措 施 ) ， 如 图 7所示 。 ( a)增设斜筋 ( b)加捅短筋 ( t、 ) 增 没直 交梁 图 7核 心 区 加 强 措 施 示 意 试验 过程 中核 心 区交叉 斜 筋 的存 在增 强 了斜 压 杆机构的承载力 ， 使得试件剪切变形减小 ， 核心区受 剪承 载力 提 高 ； 核心 区竖 向短 筋 承 担 了部 分 竖 向 荷 载 ， 限制 了核 心 区裂缝 的发 展 ， 改善 了试 件 的抗 震 性 能； 增设直交梁 的试件 因直交梁缺乏水平箍筋约束 而率先 破 坏 ， 未 能 切实 改善 核心 区约 束效应 。 总体 而言 ， 加 强 措 施 对 于 核 心 区承 载 力 的 提 高 是有 效 的 ， 对 于受 力较 为不 利 的夹 心节 点试 件 ， 为 保 障其抗震性能， 必要 时可采取适 当的加强措施 。加 强措施 的钢筋 可依 据受 力情 况参 与 核心 区承载 力 验 算 ， 如新增交叉斜筋 的竖 向分量或新增竖向短筋可 等代 柱纵 筋参 与 核 心 区 受 压验 算 ； 新 增 交叉 斜 筋水 平 分量 的 5 0 承 担节 点 水 平 剪力 ； 若 核心 区 约 束效 应 因梁 端 加腋 、 增设 直交 梁 等措施 得 以改善 ， 夹 心节 点 设计 时 核心 区混 凝土 可取 用更 高 的核 心 区折 算强 度 ， 具体计算方法尚待进一步研究 。 5 结 论 结 合试 验研 究 及 有 限元 模 拟 的结 果 ， 系统 提 出 了夹心 节点 设计 方法 ， 具 体为 ： 1 ) 夹心 节点 设 计 过 程 中 ， 为 达 到所 需 位 移 延 性 并满 足 承载 力要 求 ， 需设 置 剪压 比、 轴 压 比、 柱 梁 混 凝 土强 度 比 、 核 心 区 配 箍率 等 参 数 约束 节 点 适 用 范 围 ； 通过 核 心 区受压 承载 力 、 受剪 承载 力 验算 保 障节 点 的承 载力 ， 必要 时可采取 加 强措 施 ； 采取 合 理 的构 造措 施 避免 梁筋 过度 的粘 结退 化 。 2 ) 核心 区混 凝土 折算 受压 强度 应 体现 不 同类 型 节点 约 束效 应 的差 别及 柱 梁 混 凝 土 强 度 比的 影 响 ， 角节 点 混凝 土折 算 抗 压 强 度 不 予 提 高 ， 中节 点 最 高 提高 1 4倍左 右 且 不 超 过 柱 混 凝 土 受 压 强度 ， 端 节 点折算强度略高于角节点与中节点平均值 。 3 ) 为 保 障夹 心 节 点 核 心 区 承 载 力 与 实 际 相符 ， 受压验算 、 受剪验算公式形式与传统节点相 同， 但受 压 验算 公 式取 用 核 心 区 折算 抗 压 强度 ， 受 剪 验算 公 式 取用 梁混 凝 土 抗 压 强 度 ， 受 剪 验 算 时将 箍 筋 承载 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 土 木 建 筑 与 环 境 工 程 第 3 2 卷 力折 减 7 5 。 参 考文献 ： 1 B I ANC HI NI C A， w0 0D S E R， K E S L E R E C E f f e c t o f f l o o r c o n c r e t e s t r e n g t h o n c o l u m n s t r e n g t h J J o u r n a l o f t h e Ame r i c a n Co n c r e t e I n s t i t u t e ，1 9 6 0。3 1 ( 1 1 )： 1 1 4 9 - 1 1 6 9 2 MCHAR G J P，C O OK D W ，MI T C HE L L D，e t a l I mpr o ve d t r a ns mi s s i o n o f hi g h s t r e ng t h c on c r e t e c ol umn l o a d s t h r o u g h n o r ma l s t r e n g t h c o n c r e t e s l a b s J AC I S t r u c t u r a l J o u r n a l ，2 0 0 0 ，9 7 ( 1 ) ：1 5 7 1 6 5 3 L E E S C ， ME ND I S P B e h a v i o r o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e c or ne r c o l u mns i nt e r s e c t e d by we a ke r s l a bs w i t h d i f f e r e n t t h i c k n e s s e s J AC I S t r u c t u r a l J o u r n a l ， 2 0 0 4，1 0 1 ( 1 )： 1 1 - 1 8 r 4 S UBRAMANI AN N Tr a n s mi s s i o n o f HS C c o l u mn l o a d s t h r o u g h N S C s l a b s J I n d i a n C o n c r e t e J o u r n a l ， 2 00 6，8 0： 4 4 4 9 5 L E E J H，Y OO N Y S ， C OO K W D， e t a 1 B e n e f i t s o f us i n g pu d dl e d HSC wi t h f i be r s i n s l a bs t o t r a ns m i t HSC c o l u mn l o a d s J J o u r n a l o f S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 7，1 3 3 ( 1 2 ) ： 1 8 4 3 1 8 4 7 6L E E J H， YA NG J M， YO ON Y S S t r a t e g i c S l a b c o l u mn j o i n t d e t a i l s f o r i mp r o v e d t r a n s mi s s i o n o f HS C c o l u mn l o a d s J Ma g a z i n e o f C o n c r e t e R e s e a r c h ， 20 0 8，6 0： 85 91 7 AME RI C AN C O NC R E T E I NS T I T UT E B u i l d i n g C o d e Re qu i r e me n t f or Re i nf o r c e d Conc r e t e a nd Co mme nt a r y E s AC I 3 1 8 M 0 5 ： 2 0 0 5 8C AN AD I AN S TA ND AR D S A S S O C I AT I ON D e s i g n o f C o n c r e t e S t r u c t u r e s I s C S A A 2 3 3 - 0 4 ： 2 0 0 4 r 9ZHAO MI NG ，S U XI AO Z U，L U DAO- YUAN，e t a 1 S e i s mi c p r o p e r t i e s o f r c f r a me s a n d wi c h t y p e j o i n t c P r 0 c e e d i n g s o f 1 3 t h Wo r l d C o n f e r e n c e o n Ea r t h q u a k e E n g i n e e r i n g Ca n a d a ，Au g u s t 1 6 ，2 0 0 4 1 O 陆浩亮 ， 李思明， 金 国芳梁柱不 同混凝 土强度 的高层 框架节点试 验 和有 限元 分 析 J 力 学季 刊 ， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 1 ) ： 1 2 9 1 3 4 LU HA( LI ANG，LI S I MI NG，J I N GUO- FANG Te s t s a n d f i n i t e e l e me n t a n a l y s i s o f f r a me j o i n t s( b e a ms a n d c o l u mn s wi t h d i f f e r e n t g r a d e c o n c r e t e) i n t a l l b u i l d i n g J C h i n e s e Qu a r t e r l y o f Me c h a n i c s ，2 0 0 4 ， 2 5 ( 1 )： 1 29 1 34 1 1 余 琼 ， 李思明核心 区和柱混凝土强度不 等时节点的性 能研究 J 同济大学学报 ： 自然科学 版 ， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 1 2 ) ： 1 58 3 1 5 88 YU QI ONG， LI S I MI NGRe s e a r c h o n f r a me s j o i n t t ha t 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